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Verpackungstechnik

Kamerageführte Roboter erhöhen den Durchsatz in Verpackungslinien

14.04.2009 | Autor / Redakteur: Joachim Melis / Rüdiger Kroh

Ein Quattro-Roboter mit Parallelkinematik und ein Scara-Roboter beim Sortieren von Pralinen. Bild: Adept
Ein Quattro-Roboter mit Parallelkinematik und ein Scara-Roboter beim Sortieren von Pralinen. Bild: Adept

Komplette Verpackungslinien erreichen einen Durchsatz, der bei 1000 Produkten pro Minute liegen kann. Für solche Anlagen werden Roboter benötigt, die bis zu 140 Produkte pro Minute handhaben. Das sichere Greifen ermöglicht ein Bildverarbeitungssystem, das mit der Robotersteuerung fest synchronisiert ist.

Seit der Einführung von Robotern zur Automatisierung arbeits- und kostenintensiver, sich wiederholender Aufgaben in der Automobilindustrie in den 60er und 70er Jahren haben sie sich zu immer intelligenteren, schnelleren und kostengünstigeren Werkzeugen weiterentwickelt.

Weil sich Industrieroboter für eine Vielfalt von Aufgaben einsetzen lassen, sind sie ideal für die Lösung anspruchsvoller Anwendungen, bei denen sie in der Lage sein müssen, zu sehen und beliebige Teile zu handhaben und neu auszurichten. Ein Marktsegment, das von diesen Entwicklungen besonders profitiert, ist die Verpackungsindustrie.

Typische kamerageführte Verpackungsanwendungen erfordern, dass der Roboter im Materialfluss durcheinander liegende Teile aussortiert. Um diese Aufgabe erledigen zu können, muss der Roboter die Lage und Ausrichtung der zu handhabenden Produkte erkennen. Dies erfordert intelligente Bildverarbeitungssysteme, die idealerweise in die Bewegungssteuerung des Roboters fest integriert sind.

Erkennungsprozess von Ausleuchtungsschwankungen unabhängig machen

Adept Technology war in den 80er Jahren Wegbereiter dieser Integration von Bildverarbeitung und Bewegungssteuerung. Der Roboter mit eingebauter Bildverarbeitung benutzt entweder Zeilenkameras oder flächenabtastende Kameras, um die Produkte auf einem sich bewegenden Förderband zu erkennen. Er verfolgt die Position des Transportbands mit Hilfe eines Förderband-Drehgebers.

Anhand der Position der Produkte auf dem Förderband, die durch das Bildverarbeitungssystem und die Position des Förderbands im Raum bestimmt wird, weiß der Roboter zu jedem Zeitpunkt, wo sich die Produkte im Raum befinden, und kann sie somit am Förderband positionsgenau abgreifen.

Einer der Hauptaspekte, um den Robotern das Sehen zu ermöglichen, ist eine genaue Objekterkennung. In der Vergangenheit verwendete man eine einfache Kleckserkennung, um die Position und Ausrichtung eines Produkts zu bestimmen. Diese hat natürlich den Nachteil, dass sie eine sehr deterministische Ausleuchtung des Bildobjekts erfordert und die Erkennung sich berührender Teile schwierig macht. Daher war eine gewisse Vorab-Ausrichtung und Vereinzelung der Produkte erforderlich.

Zur Teile-Erkennung benutzt das Bildverarbeitungssystem Adept-Sight (Bild 1) einen Positionsgeber für geometrische Gegenstände. Heutige Bildverarbeitungssysteme verwenden meist das Konzept der geometrischen Objektlage-Bestimmung, das auf einem Graustufen- oder Farbbild basiert und bestimmte Objektmerkmale für Erkennungszwecke benutzt. Dies macht den Erkennungsprozess weitestgehend unabhängig von Ausleuchtungsschwankungen und ermöglicht die Erkennung sich berührender Objekte.

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